Die Perspektive von KWK in der Energiewende

Studie des Fraunhofer IFAM zur zukünftigen Rolle der KWK

Können KWK-Systeme über die Sektorenkopplung zur Wärmewende beitragen und zeitgleich systemdienlich am Strommarkt teilnehmen? Oder werden vorzugsweise Wärmepumpen, gespeist aus erneuerbaren Energiequellen, den Wärmemarkt der Zukunft bilden? Die Studie des Fraunhofer IFAM zur zukünftigen Rolle der KWK in der Energiewende ist aktuell.

Der Anteil der Erneuerbaren Energien am Strom ist über die letzten Jahre gestiegen, doch die Dekarbonisierung im Wärmesektor sowie im Verkehr stagnierte.

Die Lösungsansätze zur Treibhausgasminderung im Wärmesektor für private Haushalte (PHH) sowie Gewerbe, Handel und Dienstleistung (GHD) sind vielfältig.

Mit dem Ausbau der regenerativen Energiequellen im Stromsektor werden auch die Wärmepumpen zur Gebäudeheizung diskutiert. Doch kann ein relevanter Teil der Wärmeversorgung durch Wärmepumpen gedeckt werden? Welche Rolle spielt die KWK?

In einer Kurzstudie „Die Rolle der KWK in der Energiewende“ ging das Fraunhofer IFAM dieser Fragestellung nach. Als Eröffnung für den letzten Workshoptag präsentierte Janis Matthes von den Flexperten die Ergebnisse der Studie. Mit dem weiteren Zubau der fluktuierenden Erneuerbaren häufen sich die Zeiten, in denen ein Stromüberschuß herrscht. Die Zeiten positiver Residuallast nehmen ab.

Je nach Ausbaupfad würde bei einer annähernden regenerativen Vollversorgung in bis zu 6.000 Stunden im Jahr mehr Strom durch Sonne und Wind produziert werden, als gleichzeitig verbraucht wird. In diesen Phasen könnten Wärmepumpen billig und CO2-neutral aus regenerativem Strom Wärme erzeugen.

Der erhöhte Strombedarf durch die einmal installierten Wärmepumpen kann jedoch dazu führen, dass die zur Verfügung stehende Strommenge aus den Erneuerbaren teilweise nicht mehr ausreicht oder bereits bestehende Stromengpässe verstärkt werden.

Dann müssten fossile Energieerzeuger hochgefahren oder Strommengen importiert werden, wodurch der genutzte Strommix weniger Treibhausgas mindernd wirkt. Um diesen Fall, besonders für längere Dunkelflauten, auffangen zu können, müssten die erneuerbaren Kapazitäten überproportional stark ausgebaut werden.

Eine Kombination aus KWK-Anlage, Power2Heat (Wärmepumpe, Elektrokessel) und Wärmespeicher hat den Vorteil, bei positiver wie negativer Residuallast netzdienlich Wärme bereitstellen zu können. Die KWK-Anlage kann bei einer Unterversorgung die Stromlücke decken und gleichzeitig Wärme generieren. Bei Überangebot von Strom kommt die Wärme aus dem Speicher oder von der Wärmepumpe.

Aufgrund des Zubaus der fluktuierenden Erneuerbaren bis 2050 werden jedoch die für KWK-Anlagen sinnvollen Einspeisezeiten für Strom immer geringer und die potenziell sinnvollen Laufzeiten der Wärmepumpen koninuierlich mehr. So hat die Studie ergeben, dass je nach Ausbaupfad der Erneuerbaren, die KWK-Anlage nur noch in 1.200 bis 2.000 Stunden benötigt würde.

Zwar würde der Anteil der KWK-Anlagen an der Wärmebereitstellung abnehmen. aber jedoch zur Deckung der positiven Residullast stets KWK-Leistung zum Schließen der Stromlücke benötigt wird.

Dafür muss die installierte KWK-Leistung ausgebaut und der Grundlastbetrieb auf eine flexible Fahrweise umgestellt werden.

Zusätzlichen sollten die Wärmenetze ausgebaut und bestehende modernisiert werden, damit die Wärme effektiv genutzt werden kann.

Für eine klimaneutrale Strom- und Wärmeerzeugung aus KWK-Anlagen, ist zudem ein Shift zu Erneuerbaren-Brennstoffen notwendig.

Den Vortrag finden Sie hier